DE2542862A1

DE2542862A1 - LIGHTNING ARRESTER

Info

Publication number: DE2542862A1
Application number: DE19752542862
Authority: DE
Inventors: Robert Deville
Original assignee: Cegelec SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 1974-10-02
Filing date: 1975-09-25
Publication date: 1976-04-15
Also published as: FR2287124B1; ES441193A1; FR2287124A1; CH600629A5; SE7511093L; IT1042815B

Description

Fo 9586 D 2 5. Sep. J975Fo 9586 D 2 Sep. 5 J975

Dipl.-ing. Jürgen WEINMILLER OQC?Dipl.-ing. Jürgen WEINMILLER OQC? PATENTASSESSOR C. 0 4 L 0 O *PATENT ASSESSOR C. 0 4 L 0 O *

SOSPi GmbHSOSPi GmbH

8OOO München 808OOO Munich 80

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DELLE - ALSTHOM
130, rue Leon Blum
69611 VILLEURBANNE
FrankreichDELLE - ALSTHOM
130, rue Leon Blum
69611 VILLEURBANNE
France

BLITZABLEITERLIGHTNING ARRESTER

Die Erfindung betrifft Blitzableiter zum Schutz von elektrischen Anlagen, die in Metallgehäusen untergebracht und durch ein Medium mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit wie beispielsweise Schwefelhexafluorid isoliert sind.The invention relates to lightning rods for the protection of electrical systems, which are housed in metal housings and are insulated by a medium with high dielectric strength such as sulfur hexafluoride.

Normalerweise werden die Funkenstrecken von Blitzableitern in Luft oder Stickstoff und nicht in einem Gas mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit untergebracht, vor allem deshalb, weil die Zersetzungsprodukte des letzteren unter der Wirkung des elektrischen Lichtbogens das Keramikmaterial angreifen. Usually, the spark gaps in lightning rods are in air or nitrogen and not in a high gas dielectric strength, mainly because the decomposition products of the latter under the Effect of the electric arc attack the ceramic material.

Es ist bekannt, in einem Behälter einen herkömmlichen Blitzableiter mit einem luft- oder stickstoffgefüllten dichtenIt is known to have a conventional lightning arrester with an air or nitrogen-filled seal in a container

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Isolator unterzubringen, der sämtliche aktiven Teile birgt. Es ist außerdem bekannt, zur Verringerung der Höhe von Blitzableitern für hohe Spannungen die aktiven Bauteile in mehreren Stapeln anzuordnen und ringförmige Ableitungswiderstände vorzusehen sowie die Funkenstrecken in diesen Widerständen unterzubringen. Bei diesen verschiedenen Anordnungen müssen die übereinander liegenden aktiven Bauteile untereinander isoliert und über Verbindungsleitungen in Reihe geschaltet werden. Somit weist der Blitzableiter Teile mit unterschiedlichen Potentialen auf, die im Innern dieses luft- bzw. stickstoffgefüllten Isolators liegen, dessen Druck in etwa gleich dem atmosphärischen Druck ist, während er seinerseits in einer Metallumhüllung liegt, die mit einem im allgemeinen unter Druck stehenden Gas mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit gefüllt ist. Da die Abmessungen der Metallumhüllung aus Kosten- und Platzgründen möglichst begrenzt werden müssen, ergibt sich zwischen der Metallhülle, die geerdet ist, und den im Innern des Isolators befindlichen unter Spannung stehenden Teilen, und insbesondere denjenigen, die der Hochspannnungsklemme des Blitzableiters am nächsten liegen, ein hoher Potentialgradient. Die zur Reihenschaltung der aktiven Bauteile verwendeten Verbindungsleitungen weisen häufig Teile mit geringem Krümmungsradius auf, die ein heterogenes Feld erzeugen und eine intensive Ionisierung in Richtung auf die MetaIlumhüllung hervorrufen. Bei hohen Spannungen kann im allgemeinen dieses Problem infolge der geringen dielektrischen Durchschlagfestigkeit von Luft oder Stickstoff bei angenähertem Atmosphärendruck nicht durch den Einsatz von Koronaentladungsschutzvorrichtungen gelöst werden. Außerdem besitzt ein derartiges Blitzableiter eineTo accommodate an isolator that contains all active parts. It is also known to reduce the height of lightning rods for high voltages to arrange the active components in several stacks and to provide ring-shaped leakage resistors and to accommodate the spark gaps in these resistors. In these different arrangements, the must be on top of each other active components are isolated from each other and connected in series via connecting lines. Thus the Lightning arrester has parts with different potentials that are inside this air or nitrogen-filled insulator, the pressure of which is approximately equal to atmospheric pressure, while it is in turn in a metal envelope with an im general pressurized gas is filled with high dielectric strength. As the dimensions of the metal shell must be limited as much as possible for reasons of cost and space, results between the metal shell, which is earthed, and the energized parts inside the insulator, and particularly those of the high voltage clamp closest to the lightning rod, a high potential gradient. The ones used to connect the active components in series Connecting lines often have parts with a small radius of curvature, which generate a heterogeneous field and an intense one Cause ionization in the direction of the metal envelope. at High voltages in general can cause this problem due to the low dielectric strength of air or nitrogen at approximately atmospheric pressure not through the use be solved by corona discharge protection devices. In addition, such a lightning rod has a

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große Bauhöhe, da die zur Aufrechterhaltung der Spannung notwendigen Abstände und Kriechwege in Luft oder Stickstoff größer sind als in Schwefelhexafluorid.large overall height, as those necessary to maintain the tension Distances and creepage distances in air or nitrogen are greater than in sulfur hexafluoride.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Blitzableiters mit geringen Abmessungen zum Schutz von in einer Metallumhüllung unter Druck und in einem Medium mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit untergebrachten elektrischen Anlagen.The aim of the invention is to provide a lightning arrester with small dimensions for the protection of in a metal envelope electrical systems housed under pressure and in a medium with high dielectric strength.

Gegenstand der Erfindung ist ein Blitzableiter zumThe invention is a lightning rod for

Schutz von elektrischen Anlagen, die in einem Metallgehäuse untergebracht und durch ein unter Druck stehendes Medium mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Blitzableiter einerseits mehrere örtlich hintereinander liegende Punkenstrecken, die je in einem abgedichteten, mindestens teilweise isolierenden und mit einem isolierenden Gas gefüllten Behälter angeordnet sind, und andererseits Ableitungswiderstände umfaßt, die um diese Behälter herum in dem Metallgehäuse und elektrisch zwischen benachbarten Punkenstrecken eingefügt sind.Protection of electrical systems housed in a metal housing and are insulated by a pressurized medium with high dielectric strength, characterized in that that the lightning rod on the one hand several locally one behind the other lying point gaps, each in a sealed, at least partially insulating and filled with an insulating gas container are arranged, and on the other hand comprises discharge resistors, which around these containers in the metal housing and are electrically inserted between adjacent point gaps.

Vorteilhafterweise besteht jeder Behälter aus einem Isolierrohr, sodaß ein gemeinsamer, sämtliche Funkenstrecken und Widerstände umgebender und zwischen diesen und der Metallumhüllung angeordneter Isolierbehälter entfallen kann.Advantageously, each container consists of an insulating tube, so that a common, all spark gaps and Resistances surrounding and arranged between these and the metal envelope insulating container can be omitted.

Gemäß einem Kennzeichen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Blitzableiter Verbindungsteile, die in dem dielektrischen Medium zwischen den Funkenstreckenendön und den elektrischen Widerständen angeordnet sind.According to a characteristic of a preferred embodiment of the invention, the lightning arrester contains connecting parts, those in the dielectric medium between the spark gaps and the electrical resistors are arranged.

Anhand der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungs— formen eines erfindungsgemäßen Blitzableiters unter Bezugnahme aufOn the basis of the following description of two embodiments of a lightning arrester according to the invention with reference to FIG

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die beiliegenden zwei Figuren wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail in the accompanying two figures.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Blitzableiter.Fig. 1 shows schematically a partial section through a lightning arrester according to the invention.

Fig. 2 zeigt im Teilschnitt eine Variante des erfindungsgemäßen Blitzableiters.Fig. 2 shows in partial section a variant of the lightning arrester according to the invention.

In den Figuren sind die zu schützenden elektrischen Anlagen nicht dargestellt, da sie nicht zur Erfindung gehören. Ein Metallgehäuse 11 umschließt die Anlage und begrenzt einen Innenraum 12, der mit einem unter Druck stehenden Medium mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit angefüllt ist, beispielsweise mit Schwefelhexafluorid.The electrical systems to be protected are not shown in the figures, since they do not belong to the invention. A metal housing 11 encloses the system and delimits an interior space 12, which with a pressurized medium high dielectric strength is filled, for example with sulfur hexafluoride.

In diesem Raum wird ein aus Funkenstrecken wie beispielsweise 1 und I¹, die in Reihe geschaltet sind, und ringförmigen, um die Funkenstrecken herum verteilten Ableitungswiderständen 7, 7¹ und 7" gebildeter Blitzableiter untergebracht.A lightning rod made up of spark gaps such as 1 and I ¹ connected in series and ring-shaped leakage resistors 7, 7 ¹ and 7 ″ distributed around the spark gaps is housed in this space.

Die Funkenstrecken 1 und I¹ sind in Isolatorrohren 2 und 2¹ enthalten, die durch Böden 4 und 4¹ verschlossen sind. Das Rohrinnere 18 bzw. 18' ist mit Hilfe von Dichtungen wie beispielsweise 5 und 5¹ gegen den Raum 12 abgedichtet und mit einem isolierenden Gas wie beispielsweise Luft oder Stickstoff gefüllt.The spark gaps 1 and I ¹ are contained in insulator tubes 2 and 2 ¹ , which are closed by floors 4 and 4 ¹ . The pipe interior 18 or 18 'is sealed against the space 12 with the aid of seals such as 5 and 5 ¹ and filled with an insulating gas such as air or nitrogen.

Die Böden 4 und 4¹ bilden mit Randstreifen 6 bzw. 6¹ eine Baueinheit' und dienen zur Reihenschaltung der Funkenstrecke 1 und der Ableitungswiderstände 7, die nicht-linear sind. Die Böden 4 und 4' und die Randstreifen 6 und 6¹ können jedoch auch aus verschiedenen Teilen gebildet werden. Falls nötig, insbesondere für die Höchstspannungen, bilden die Enden der Streifen 6, 6¹ einen geeignet geformten Schutzring 8, 8' gegen Koronaentladungen. Die Widerstände 7, 7¹ können untereinander durch ein festes Isolierteil 9 isoliert werden, wie es im unteren Teil der Fig. 1The bases 4 and 4 ¹ form a structural unit with the edge strips 6 and 6 ^1, respectively, and are used to connect the spark gap 1 in series and the discharge resistors 7, which are non-linear. The floors 4 and 4 'and the edge strips 6 and 6 ¹ can, however, also be formed from different parts. If necessary, especially for the highest voltages, the ends of the strips 6, 6 ^{1 form} a suitably shaped protective ring 8, 8 'against corona discharges. The resistors 7, 7 ¹ can be isolated from one another by a solid insulating part 9, as is shown in the lower part of FIG. 1

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- * - 2 b 4 2 8 B 2- * - 2 b 4 2 8 B 2

dargestellt ist, jedoch kann aufgrund seiner hohen Durchschlagfestigkeit das dielektrische Medium selbst die Isolierung bewirken, wie es im oberen Teil der Fig. 1 wiedergegeben ist. In bestimmten Fällen kann das mechanische Verhalten des gesamten Gebildes jedoch die Verwendung eines festen Isolierteils notwendig machen. Als Variante können anstelle des Isolierteils 9 Organe vorgesehen werden, die die Verteilung der Spannung zwischen den verschiedenen Funkenstrecken 1 beeinflussen. Die Isolatoren 2 und 2¹ sind durch Isolierteile 10 voneinander getrennt. Man kann zwischen den Rohrinnenräumen 18 und 18' der Isolatorrohre 2, 2', die die Funkenstrecken enthalten, mit Hilfe von isolierenden Leitungen wie beispielsweise 13 eine Gasverbindung herstellen. Hierdurch ist es möglich, in den Abteilen der Funkenstrecken eine Luft- bzw. Stickstoffströmung hervorzurufen, um evtl. Schwefelhexafluoridspuren, die in die Innenräume eingedrungen sind und die Zündspannungen verändern können, zu entfernen.is shown, but due to its high dielectric strength, the dielectric medium itself can effect the insulation, as shown in the upper part of FIG. In certain cases, however, the mechanical behavior of the entire structure can make the use of a solid insulating part necessary. As a variant, instead of the insulating part 9, organs can be provided which influence the distribution of the voltage between the various spark gaps 1. The insulators 2 and 2 ¹ are separated from one another by insulating parts 10. A gas connection can be established between the pipe interiors 18 and 18 'of the insulator pipes 2, 2', which contain the spark gaps, with the aid of insulating lines such as 13, for example. This makes it possible to induce a flow of air or nitrogen in the compartments of the spark gaps in order to remove any sulfur hexafluoride traces that have penetrated the interior and can change the ignition voltages.

In der Variante gemäß Figur 2 ist das Isolierteil 10 mit der Dichtung 5 und 5' gemäß Fig. 1 zu einem einzigen Teil, wie beispielsweise 14 und 15, zusammengefaßt, das auf die Böden 4 und 4¹ gegossen ist. In diesem Fall können die aufeinander folgenden Bauteile durch Schrauben oder Kleben miteinander* verbunden werden, und die Dichtheit wird durch Dichtungen wie beispielsweise 16 hergestellt. Die Innenräume 18 und 18¹ der Isolatorrohre 2, 2' können untereinander über Öffnungen 17 in Verbindung stehen. In der in Fig. 2 dargestellten Variante bildet der Blitzableiter eine starre Anordnung.In the variant shown in Figure 2, the insulating member 10 with the gasket 5 and 5 'according to Fig. 1 into a single part, such as 14 and 15, grouped together, which is poured onto the bottoms 4 and 4 ^1. In this case, the successive components can be connected to one another by screwing or gluing *, and the seal is made by seals such as 16 for example. The interior spaces 18 and 18 ^{1 of} the insulator tubes 2, 2 ′ can be connected to one another via openings 17. In the variant shown in Fig. 2, the lightning rod forms a rigid arrangement.

Sowohl bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 als auch bei derjenigen gemäß Fig. 2 ist es wichtig, daß die die Blitzab-Both in the embodiment according to FIG. 1 and in the case of the one according to FIG. 2, it is important that the

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leiter funkenstrecke!! enthaltenden Räume nicht mit denjenigen in Verbindung stehen, die die zu schützenden elektrischen Anlagen aufnehmen, damit vermieden wird, daß die durch Zersetzung des Schwefelhexafluorids unter Einwirkung des Lichtbogens entstehenden Gase die nicht-linearen Widerstände und bestimmte isolierende Bauteile zerstören.head of radio link !! containing spaces not with those are in connection that accommodate the electrical systems to be protected, so that it is avoided by decomposition of the sulfur hexafluoride under the action of the arc, the non-linear resistances and certain insulating gases formed Destroy components.

Der erfindungsgemäße Blitzableiter, bei dem gegenüber herkömmlichen Konstruktionen der einzige isolierende Behälter, der alle aktiven Teile des Blitzableiters enthält und im Innern der Metallumhüllung 11 untergebracht ist, durch eine Aufeinander-The lightning rod according to the invention, in the opposite conventional constructions the only insulating container that contains all active parts of the lightning rod and inside the metal casing 11 is housed, by a one on top of the other

ist folge von mehreren isolierenden Behältern ersetzt, vereinfacht die Maßnahmen, die im Falle eines im Innern entstehenden Zündstroms zu treffen sind. Denn bei herkömmlicher Bauweise muß der einzige isolierende Behälter den sich aus dem Zündstrom ergebenden hohen Überdruck aushalten, und an den Enden des Blitzableiters müssen Auslasvorrichtungen vorgesehen werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dagegen verschiebt sich einer der Funkenüberschlagspunkte, beispielsweise auf den Widerständen 7, praktisch unverzüglich zum Metallgehäuse 11 hin, wodurch die Bogenlänge verkürzt wird. Einerseits setzt der Lichtbogen, der kürzer ist als im Falle eines langen gemeinsamen Isolierrohrs, weniger Energie frei und andererseits widersteht das Metallgehäuse 11 besser dem Druck als ein Isolierrohr; im übrigen kann man dasselbe Schutzoder Auslaßsystem wie für die übrigen Abteilungen der in dem Gehäuse befindlichen Apparaturen übernehmen.is replaced by several insulating containers, simplified the measures to be taken in the event of an internal ignition current. Because with conventional construction the only insulating containers withstand the high overpressure resulting from the ignition current, and at the ends of the lightning rod outlet devices must be provided. In the device according to the invention, on the other hand, one of the sparkover points shifts, for example on the resistors 7, practically immediately to the metal housing 11, whereby the arc length is shortened. On the one hand, the arc, which is shorter than in the case of a long common insulating tube, uses less energy free and on the other hand, the metal housing 11 withstands the pressure better than an insulating tube; otherwise one can have the same protection or Exhaust system as for the rest of the compartments in the housing take over the existing equipment.

Im Rahmen der Erfindung können selbstverständlich bestimmte technische Lösungen durch andere gleichwertige ersetzt werden. So weisen die in Figuren 1 und 2 dargestellten Blitzableiter beispielsweise ringförmige Ablextungswiderstände auf, inWithin the scope of the invention, certain technical solutions can of course be replaced by other equivalent ones will. The lightning arresters shown in FIGS. 1 and 2 have, for example, ring-shaped deflection resistances, in

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denen die Funkenstrecken untergebracht sind; jedoch gilt die Erfindung für jede andere Lösung ebenso, zum Beispiel für Anordnungen, bei denen mehrere aktive Elemente aufeinander gestapelt sind.which the spark gaps are housed; however, the invention applies to any other solution as well, for example to arrangements in which several active elements are stacked on top of one another.

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Claims

PATENTAN'S CLAIMS

1 - Lightning arrester for the protection of electrical systems, which are housed in a metal housing and insulated by a pressurized medium with high dielectric strength, characterized in that the lightning arrester on the one hand several locally one behind the other spark gaps (1, 1 '), each in a sealed, at least partially insulating and filled with an insulating gas container (2, 2 ¹ ) are arranged, and on the other hand ^{comprises discharge resistors (7, 7 1} ) which are arranged around these containers in the metal housing and electrically inserted between adjacent spark gaps.

2 - Lightning arrester according to claim 1, characterized in that each container consists of an insulating tube (2, 2 ¹ ).

3 - Lightning arrester according to one of Claims 1 and 2, characterized in that it has edge strips (6, 6 ¹ ) which electrically connect the ends of the spark gaps (1, I ¹ ) to the discharge resistors (7, 7 ^1).

4 - lightning arrester according to one of claims 1 to 3, characterized in that the insulating The container is closed by a metal base (4, 4 '), the side Have extensions that form protective rings (8, 8 ·) against corona discharges.

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5 - Lightning arrester according to claims 3 and 4, characterized in that the metal bases (4, 4 ¹ ) with the edge strips (6, 6 ¹ ) effect the series connection of the components of the lightning arrester.

6 - Lightning arrester according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the intermediate space between adjacent discharge resistors (7, 7 ') is filled with the dielectric medium.

7 - Lightning arrester according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one Part of the space between adjacent leakage resistances is occupied by organs for potential distribution.

8 - Lightning arrester according to one of claims 1 to 7, characterized in that insulating parts (14, 15) are provided between adjacent spark gaps (1, I ¹ ) which are connected to metallic bases (4, 4 ') of the containers (2, 2 ¹ ) form a unit.

9 - Lightning arrester according to one of claims 1 to 8, characterized in that the interior (18) the insulating container (2, 2 ') # which the spark gaps (1, 1 '), are connected to one another via openings (13, 17).

10 - lightning arrester according to one of claims 1 to 9, characterized in that the gas with high dielectric strength sulfur hexafluoride

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